МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный технический университет» УТВЕРЖДАЮ __________________ Брованов С.В. Подпись «____»__________2015 г. м.п. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПРОФФЕСИОНАЛЬНАЯ ПРОГРАММА повышения квалификации ОСНОВЫ СОРЕВНОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ (для педагогических работников) 1.ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОГРАММЫ 1.1. Категория слушателей: педагогические работники общеобразовательных организаций, организаций высшего образования, организаций дополнительного профессионального образования, участвующие в реализации программ по образовательной и спортивной робототехнике. 1.2 Срок обучения: 1,5 месяца, 72 часа в том числе: не менее 36 часов аудиторных занятий, не более 36 часов самостоятельной работы. 1.3. Форма обучения: очная, без отрыва от производства 1.4. Режим занятий: гибкий график 1.5. Выдаваемый документ: удостоверение о повышении квалификации 2. ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ Обновление и систематизация знаний в области образовательной и спортивной робототехники с целью совершенствования процесса подготовки учащихся к соревнованиям по робототехнике различного уровня (на примере решений, разрабатываемых на базовой программно-аппаратной образовательной платформе ЛЕГО). 3. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ В результате освоения программы слушатель должен знать и понимать основные направления в области образовательной и спортивной робототехники и основные международные робототехнические соревновательные стандарты и их вариации, встречающиеся в системе российских соревнований по роботтехнике, особенности разбора регламента с целью подготовки к соревнованиям различного уровня, особенности разработки конструкций, алгоритмического и программного обеспечения для основных соревновательных категорий (движение по линии, прохождение лабиринтаи сумо), возможности констуирования базовых моделей из деталей образовательного набора LEGO ПервоРобот NXT; особенности крепления деталей; способы подключения моторов и датчиков к NXT; основные свойства датчиков и моторов NXT; основные схемы сборок конструкций роботов для основных соревновательных задач уметь проектировать и планировать процесс подготовки учащихся к соревнованиям, интерпретировать регламенты основных соревновательных стандартов и регламентов, собирать базовые модели роботов для основных соревновательных задач; пользоваться возможностями блока управления; программировать блок управления без использования персонального компьютера и с помощью среды графического программирования для образовательного конструктора ЛЕГО 4. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 4.1 Учебный план № Наименование разделов, тем 1 Образовательная и спортивная робототехника в системе основного и дополнительного образования Соревновательная робототехника в проектной деятельности учащихся Основные соревновательные задачи Регламенты соревнований по робототехнике Подготовка учащихся к соревнованиям различного уровня Особенности разработки программноаппаратных решений Итоговая аттестация ВСЕГО 2 3 4 5 6 7 Всего академических часов 6 В том числе лекции практические занятия 4 2 6 2 4 8 8 2 2 6 6 12 2 10 24 4 20 16 8 56 8 72 Форма итоговой аттестации: защита проекта, представляющего вариант программно-аппаратной реализации и календарного плана подготовки учащихся к выбранной соревновательной номинации 4.2. Планируемый учебный календарный график Ежегодно октябрь-ноябрь (начиная с октября 2015 года) 4.3. Рабочие программы учебных модулей Тема 1: Образовательная и спортивная робототехника в системе основного и дополнительного образования. Обзор современного состояния и задач образовательной и спортивной робототехники в России и в мире. Обзор основных направлений в образовательной и спортивной робототехнике. Занятия по робототехнике в рамках ФГОС. 2 Тема 2: Соревновательная робототехника в проектной деятельности учащихся Межпредметные связи робототехники с другими дисциплинами, изучаемыми в рамках основной образовательной программы. Основы проектной деятельности при занятиях робототехникой и при подготовке к соревнованиям Тема 3: Основные соревновательные задачи Разбор основных соревновательных задач: движение по линии, движение в лабиринте, сумо роботов. Принципы сборки базовых конструкций и алгоритмические особенности решения основных соревновательных задач. Тема 4: Регламенты соревнований по робототехнике Основные международные робототехнические соревновательные стандарты WRO, Hello robot, FLL, FTC. Российские и региональные соревнования по робототехнике в системе международных стандартов. Тема 5: Подготовка учащихся к соревнованиям различного уровня Методические основы занятий робототехникой в рамках подготовки к соревнованиям различного уровня в системе основного и дополнительного образования. Разработка плана подготовки учащихся к соревнованиям. Тема 6: Особенности разработки программно-аппаратных решений Основные схемы сборок типовых конструкций роботов, используемых при решении основных соревновательных задач. Разработка и тестирование базовой конструкции и программного модуля для выбранного регламента. 5.ОРГАНИЗАЦИОННО ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ Условия проведения лекций: Обучение осуществляется путем проведения очных занятий в форме лекции и практических занятий в соответствии с перечнем тем, предусмотренных настоящей программой. Обучение осуществляется в помещениях, Занятия по программе проводятся на базе межфакультетского студенческого конструкторского бюро «Робототехника и искусственный интеллект» (СКБ «РИИ») Новосибирского государственного технического университета, в помещениях, оборудованных необходимыми техническими средствами для реализации учебного процесса: приспособленных для чтения лекций и ведения практических занятий для небольших групп слушателей до 30 человек. Условия проведения практических занятий: Для проведения практических занятий в СКБ «РИИ» имеется компьютерный стационарный и мобильный классы с возможностью одновременной работы на более чем 20 современных компьютерах. Кроме компьютеров СКБ оборудовано проекционным оборудованием, комплектом наборов ЛЕГО и другими образовательными решениями ЛЕГО, TETRIX, PoboPica. Техническое обеспечение учебного процесса в целом: – рабочее место преподавателя, оборудованное компьютером и мультимедийным проектором; – рабочие места слушателей, оборудованные компьютером; – образовательные наборы ЛЕГО для слушателей; – комплект заданий "ПервоРобот NXT: Экоград"; 3 – поле "Сумо роботов"; – поле "Гонки по линии"; – поле "Лабиринт"; – поле "Кегльринг". Программное обеспечение: – операционная система; – пакет офисных программ; – среда разработки для образовательных наборов ЛЕГО; – средство работы с трёхмерными моделями Lego Digital Designer. Условия проведения итогового контроля знаний. По окончанию обучения осуществляется итоговая аттестация. Итоговый контроль знаний проводится в аудитории, оснащенной персональными компьютерами и оборудованной полями для соревнований и образовательными наборами ЛЕГО. Слушатели представляют преподавателям разработанное в ходе освоения курса программноаппаратное решение и его описание. По итогам обучения так же проводится мониторинг образовательного процесса в форме анкетного опроса слушателей. 6. СИСТЕМА ОЦЕНКИ: ФОРМЫ АТТЕСТАЦИИ, ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ДРУГИЕ КОМПОНЕНТЫ Формой итоговой аттестации является защита выпускной работы, содержащей все результаты работы слушателя, оформленные в виде программно-аппаратного решения и его описания. Выпускная работа готовится в виде элемента учебно-методического комплекса, включающего результаты практической деятельности слушателя и содержит: регламент соревновательного направления и вариант решения, соответствующий задаче, описанной в регламенте, а также план подготовки учащихся к соревнованиям с учетом сложности задачи, которую необходимо решить в соответствии с регламентом; разработанную конструкцию робота; программное обеспечение, позволяющее разработанной конструкции робота выполнять простейшие действия в рамках конкретной задачи урока. Показатели оценки результатов итоговой аттестационной работы Результат 1 На основании полученных знаний об основных направлениях образовательной и спортивной робототехникой слушателями проведен анализ структуры регламентов основных международных робототехнических соревновательных стандартов с точки зрения возможности применения в своей профессиональной деятельности. Выполнено проектирование плана подготовки учащихся к соревнованиям по робототехнике по выбранному направлению. Показатели оценки результата: 1. Сформированность практических навыков работы с регламентами робототехнических соревновательных стандартов. 2. Сформированность представлений и практических навыков о методических основах поурочной и проектной деятельности при подготовке к соревнованиям. 4 Требования к предмету оценивания: Слушатели знают, какие навыки и умения можно сформировать у учащихся в ходе занятий робототехникой; могут привести примеры основных целей и задач при планировании деятельности педагога при подготовке к соревнованиям в рамках образовательного процесса. умеют интерпретировать параметры регламентов; умеют разработать план подготовки к соревнованиям. Результат 2 На основе полученных знаний об особенностях использования в конструктора ЛЕГО в качестве программно-аппаратной платформы для решения конкретной соревновательной задачи слушатель разрабатывает схему сборки конструкции робота и собирает робота из деталей образовательного набора ЛЕГО. Показатели оценки результата 1. Сформированность практических навыков работы с элементами конструктора ЛЕГО. 2. Умение выполнять сборку базовых констукций по схемам сборки. 3. Сформированность представлений и практических навыков о разработке схем сборок роботов на базе конструктора ЛЕГО при подготовке к соревнованиям. Требования к предмету оценивания Слушатели Знают принципы и приемы соединения деталей конструктора. Могут использовать термины, обозначающие детали конструктора, при пояснении процесса сборки. Умеют разработать схему сборки робота для подготовки к соревнованиям в соотвествии с конкретным регламентом. Умеют приводить примеры и выполнять сравнительный анализ конструктивных особенностей различных моделей роботов. Результат 3 На основе полученных знаний об особенностях использования в образовательной деятельности программной среды для LEGO Перворобот NXT разрабатывает компонент учебно-методического комплекса: программу в программной среде NXT-G для конкретной конструкции робота и выполняет тестирование работоспособности робота для использования его в качестве варианта решения для участия в соревнованиях. Показатели оценки результата 1. Сформированность практических навыков работы в визуальной программной среде NXT-G для LEGO Перворобот NXT. 2. Умение разрабатывать и тестировать программу в программной среде NXT-G для конкретной конструкции робота и выполняет тестирование работоспособности робота. 3. Сформированность представлений и практических навыков о разработке простейших программ для роботов, созданных на базе конструктора LEGO Перворобот NXT. Требования к предмету оценивания Слушатели Знают принципы и приемы программирования в визуальной программной среде NXT-G для LEGO Перворобот NXT. 5 Могут использовать функционал основной и полной палитры команд и загружать программу в блок управления. Умеют выполнять программирование роботов для решения базовых задач: выполнения простейших действий по условию. Умеют выполнять тестирование разработанных программ для конкретной конструкции робота. Выпускная работа оценивается в соответствии с приведенными показателями оценки результатов освоения курса. Каждый показатель по всем результатам оценивается в качественной шкале: «зачтено»/«не зачтено». Оценка отлично ставится при условии наличия более 75% оценок «зачтено» среди всех показателей оценки по каждому из результатов Оценка хорошо ставится при условии наличия более 50% оценок «зачтено» среди всех показателей оценки по каждому из результатов. Оценка удовлетворительно ставится при условии наличия более 40% суммарных оценок «зачтено» среди всех показателей оценки по каждому из результатов. В случае наличия по всем результатам суммарных оценок «зачтено» не превышающим 40% курс слушатель не проходит итоговую аттестацию. 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ 1. Робототехника для детей и родителей. С.А. Филиппов. СПб: Наука, 2011. 2. Санкт-Петербургские олимпиады по кибернетике М.С. Ананьевский, Г.И. Болтунов, Ю.Е. Зайцев, А.С. Матвеев, А.Л. Фрадков, В.В. Шиегин. Под ред. А.Л. Фрадкова, М.С. Ананьевского. СПб.: Наука, 2006. 3. Журнал «Компьютерные инструменты в школе», подборка статей за 2010 г. «Основы робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms NXT». 4. LEGO Technic Tora no Maki, ISOGAWA Yoshihito, Version 1.00 Isogawa Studio, Inc., 2007, http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/toranomaki/en/. 5. CONSTRUCTOPEDIA NXT Kit 9797, Beta Version 2.1, 2008, Center for Engineering Educational Outreach, Tufts University, http://www.legoengineering.com/library/doc_download/150-nxt-constructopedia-beta21.html. 6. http://www.legoeducation.info/nxt/resources/building-guides/ 7. http://www.legoengineering.com/ 6